船舶自动化系统试验

船舶自动化系统试验船舶自动化又称为轮机自动化目前主要指船舶动力方面的控制程度一般分为无人值班机舱一人值班机舱集控机舱和驾驶室遥控机舱随着自动化技术的发展自动控制功能越来越高各种类型计算机被广泛应用到各个控制系统中使机舱逐步实现无人管理不同等级的自动化船舶的控制内容一般包括以下几种1主机以及辅机集中监控装置和遥控装置2燃油滑油冷却水的自动温度控制和液位监控3船舶电站自动控制系统4自动记录机器运转参数的各种装置船舶的自动化程度越高包括的内容越多对于周期性无人值班机舱应该包括其全部内容自动化系统的程序一般由控制部分安全部分和报警显示部分三个方面组成控制部分是指控制的方法和位置用程序管理的方法来进行局部控制集中控制和驾驶室遥控安全部分是指根据出现的故障的危害程度以自动或手动进行保护性动作降转或降速转入备用设备或者自动停止运行报警和显示系统是指设备运转中出现故障时以某种方式显示记录下来并根据需要发出视觉和声响信号提醒工作人员使工作人员可以根据提示采取有效的解决办法采用自动化系统的最大的优点就是可以使设备经常处于最佳运行状态出现异常时及时发现和排除而不影响正常航行并对控制系统能作自动检测从而提高工作效率降低成本一机舱集控台检测报警点试验集控台检测报警点是自动化系统的重要组成部分它能对被监控的机电设备及其安全和控制系统运行的工况实行检测对所出现的故障发出声光报警并根据自动化技术的要求将报警信号延伸到工作人员滞留处使值班人员随时可以了解设备运转的情况并且根据监测情况采取相应的措施对于被监控的设备工况可以由数字图形和模拟状态的方法显示并且可以自动记录下来集控台的报警信号应该同时发出声响和视觉信号视觉信号一般以红色表示清晰可见声响信号应该具有足够的响度并与火警电话延伸铃及其他声响信号有明显的区别一试验前应具备的条件和内容进行检测点检验的首要条件是线路安装结束这里要考虑两个因素一是对设备试验运行有影响的检测点应该先分批做检验例如发电机的燃油柜液位检测点等二是全封闭设备的检测点应该在安装之后封闭之前进行检验以免以后无法进行实际检验对于系统运行的综合报警点允许放在系统试验中去做所以这个检验的时间往往很长在做检测点检验之前集控台监测系统的自检程序应该先运行结束以保证对设备的监控检测的正确性检测点包括的内容一般有几个方面一是压力方面的检测和控制二是温度变化的检测和控制三是液位方面的检测四是工况运行方面的检测这里较复杂的是工况运行方面的检测有些必须实际运行后才可以检测是无法用模拟手段进行试验的检测点包括的范围有主机系统锅炉系统发电机系统首侧推系统以及机舱一切与动力运行有关的设备的船用设备例如污水处理装置各类油水柜等二试验的实施和方法当进行集控台检测报警点检验时应该注意检测元件动作参数的准确数值安装在设备上的位置和报警状态对于可以调整的检测点试验结束后应该立即锁住以免因误操作而改变对检测中有疑问的数据应及时汇集设备人员船东验船师的意见进行修改修改后应有文字依据以备后查对于试验中出现的较小的误差允许征得船东验船师的意见当场进行调理调整后重新进行试验如果集控台检测报警系统是由计算机系统控制的应做到硬件应尽可能模块化以便于检测和更换操作指令的输入方式应尽可能地简单方便软件程序经试验合格后不得随意更改为保证数据程序不因失电而丢失应配有不中断电源作为保护的措施1报警系统的试验、1报警系统的供电方式应该是双套电源当主电源失电后能自动转接到独立的备用蓄电池组并同时发出报警蓄电池组的容量应该至少能维持供电15min为保证应急供电平时应对蓄电池组实行监控当24V失电时也可以发出声光报警2报警系统的自我检测当报警系统自身发生故障时应及时发出报警较先进的自检系统能及时指出故障部位较简易的至少对线路的短路开路或保险丝断等进行报警3报警的声响和视觉信号均应符合船级社的规范要求当报警应答后应可以消音但光信号必须一直保留到故障消除为止报警应答消音后闪光可以转为平光信号4报警信号应发送到值班轮机员住室驾驶室和轮机员常滞留的场所例如餐厅休息室等报警信号应与集控台检测报警点一致当轮机员应答后机舱应有显示较先进的显示方法是当呼叫后轮机员未作应答能将报警信号自动转到驾驶室或轮机长室5集控台的绝缘应符合技术要求若工作电压大于100V时绝缘电阻值不小于1M工作电压小于100V时绝缘电阻不小于0.5M对压力报警点的试验试验时一般使用手动液压泵对被检测的压力传感器进行测试对其控制点进行调整以其达到设定的数据动作一般采用下面的方法1压力开关或传感器的试验方法将试验装置按图11-7所示接通通过试验泵对该设备进行增压或减压通过压力表观察达到所需监控显示报警的设定值检查显示报警正确无误2压差开关的试验方法将试验装置按图11-8所示接通通过试验泵进行增压或减压通过压力表观察达到所需报警的设定值应正确无误对温度测量点的试验温度测量通常是利用热膨胀热电变换电阻变化等方法进行测量的一般分为100以下和100以上两种试验方法来检验的1100以下温度传感器的检验一般采用实际加热的方法将温度传感器落下按图11-9插入试验装置中调节温度调节器使温度箱中的介质的温度升高或下降通过标准温度计观察达到所需的设定值检查报警显示状况应正确无误2100以上热电阻式传感器的试验方法它是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的特性来测温的表11-35所列的是我国常用的热电阻的基本参数图11-7压力开关试验图图11-8压差开关试验图表11-35常用热电阻参数表名称代号分度温度测量范围0时的电阻值电阻比W100及其R0及其允许差允差铂热电阻WZPP/P200~+650460.046/100+0.11.3910+0.0010铜热电阻WZCCu50/Cu10060~+150500.05/1000.11.4280.002镍热电阻WZNNi50/Ni10060~+180500.05/1000.11.6170.007图11-9温度试验图试验时将接线盒中的温度传感器的接线断开按图11-10接上可调电阻根据温度所对应的电阻值标准图表册查出所需设定的温度值所对应的电阻值调节可调电阻达到所需电阻值检查显示与报警应正确无误图11-10热电阻试验图3100以上热电偶式传感器试验方法热电偶的结构简单尺寸小热惰性小输出为电信号热电势通常使用精度较高的毫伏计精确测量热电偶产生的热电势的毫伏数检验时在接线盒中将温度传感器的接线断开按图11-11接上毫伏表根据温度所对应的电压毫伏值标准图表册查出所需设备的温度值对应的毫伏值调节毫伏计达到所需的值检查显示与报警状况应正确无误表11-36常用热电偶参数表名称分度号测量温度范围允许误差温度范围误差CK200~+300200~401.5%t铜康铜40~+800.6+80~+3000.75%t镍铬康铜EA-20~+8004004铁康铜NK0~+8004001%t镍铬镍硅FK0~+800400.4003~0.75%t铂铑10铂EU-20~+8004003铂铑30铂铑6LB-30~+1300600.6003~0.5%t钨铼5钨铼20LL-20~+1800600.6003~0.5%tWR10~+28001000.100010~1%t注表中t为被测温度的绝对值4对于液位报警的检验液位报警点一般都是以浮子的形式出现检验时应用手动的方法进行实际检测检验中应该重点注意浮漂安装的位置和延时的时间选择这是为了防止由于船的摇摆或者液面处于临界状态时所产生的误报警而采取的延时措施延时的时间一般都是可以调整的5工况检测报警点的检验这种报警点一般以两种形式出现一种是重要故障或保护系统动作的单独报警点首先要搞清楚几种状态的报警然后按功能逐一进行测试以保证每种状态的报警的传递均正确无误三检验的记录检验过程中对于各检测点的数值变化都应该有详细的记录表11-37是某船的检测点记录表样式以供参考表11-37监控检测点记录表序号通道检测点单位设计值试验结果结论下限上限指示音响1M101主机1号缸排气高瘟3904202M1021号发电机超速停车R/min20703M103T500公共报警4M104污水处理装置故障5M105集控台24V电源故障二自动电站试验电站自动化的任务要保证供电的安全可靠和提高运行的经济性尤其是在无人值班或一人值班的机舱由于整个程序的自动化减少了人为的误操作可使整个电站处于最佳运行状态对自动电站的一般要求有能够随时迅速的自动启动发电机组并自动投入电网运行能自动准同步并车和进行功率分配能自动地识别和调整负载的均衡和分配必要时启动备用机组投入电网瞬态条件反应所产生的大电流信号不应使发电机组产生不必要的自动启动具有能自动卸载程序启动等一系列保护发电机组的措施故障断电后又恢复供电时能自动合闸由于自动电站具有很多优点所以目前即使有些自动化程序并不是很高的船舶也选用自动电站一试验前应具备的条件由于自动电站的运行正常与否直接影响到机舱大部分动力设备的工作情况而对自动电站的考核就是检查对机舱大部分主要动力设备工况运行的影响所以试验前应具备下列条件柴油发电机组和配电板试验完毕柴油发电机组和配电板各种试验如启动试验柴油发电机报警装置试验包括安全保护装置试验主配电板保护装置试验柴油发电机负荷试验柴油发电机特性试验柴油发电机并联运行试验及配电板联锁试验等均应满足试验要求控制及运行可靠为发电机服务的各辅机试验均满足要求控制及运行可靠船舶上安装的大功率负载如消防泵压载泵等试验完毕满足试验要求控制及运行可靠发电机燃油单元试验完毕且其重燃油自动转换柴油试验完毕若设有时试验满足要求控制及运行可靠机舱具有顺序起动的各辅机单机试验完毕其结果满足要求控制及运行可靠检查自动电站各有关的控制线路接线正确可靠各有关的电气元件应完成好且清扫干净其绝缘电阻大于1M二检验的内容和实施方法自动电站试验一般具有下列内容自动电站报警试验自动电站的报警板设有下列报警发电机主开关闭合输入信号不正常汇流排电压输入信号不正常电压高/低频率高/低发电机主开关不正常脱扣发电机主开关不能闭合发电机电压/频率不能建立发电机自动同步故障发电机自动电路不正常发电机主开关断开电路故障发电机自动负载转移电路故障发电机优先脱扣检验和判断自动启动状况一般具有三台发电机的自动电站都采用1号机组2号机组3号机组1号机组的循环启动指令来控制机组当出现下列任何状态时发出增机指令后应能自动启动机组并自动并入电网1运行机组重载2运行机组故障例如滑油压力低冷却水出口温度高3外负载引起的电网断电可利用机械接吻扣进行试验4大功率询问当大功率设备需要投入工作而运行机组储备容量不够5正要启动的备用机组故障起动指令续递正在运行中的发电机组自动解列的试验当两台发电机并联运行时产生的解列信号时一般有两种状态一种是轻负载状态即负载总容量已小于单机容量的80%时自动电站能否发出解列信号应解列的机组自动将负载转移到运行机组后主开关跳闸另外一种解列状态是当并联运行的机组中某一台发出不正常或故障报警需即刻退出运行此时自动电站具有两种处理功能负载轻时自动单机解列负载重时应能够自动启动第三台备用机组投入运行取代不正常机组然后故障机组自动解列上述试验均可以利用手动负载转移或模拟的方法来进行试验以检验自动电站的程序是否正确大功率询问试验一般当运行试验的机组的负载接近85%时如需要启动一台大负载设备时设备的启动按钮与自动电站的大功率询问相联接这时自动电站应立即发出增机指令并启动备用机组与电网并联运行后方允许该负载接入电网当大负载退出电网后自动电站可以根据负载情况进行自动转负载解列运行机组自动并联运行试验当机组根据指令自动并联运行后在各种工况负载的运行时间应该在10分钟左右并将运行时的工况负载变化所引起的电压电流频率功率变化记录下来填入表11-38内11-38自动电站并联运行记录表负载电压频率_____发电机_____发电机_____发电机%VHZ功率kW电流A功率kW电流A功率kW电流A10075502550751006自动分级卸载和分级起动的试验当电站运行机组的负载超过了额定负载时可自动分一级二级将次要负载自动卸掉以免影响机组运行当断电后恢复供电时自动电站应能自动合闸供电为避免因负载同时起动造成的电流冲击甚至使发电机主开关再次跳闸自动电站能够对重要的负荷进行分级启动每两级启动间隔3~6秒三检验的记录在自动电站的试验过程中应加强监测如备有打印设备应该将试验经过打印出来对于试验中出现的问题要作具体分析允许对人工的误操作忽略不记对于错误程序指令应立即进行修改并重新进行试验表11-39是某船自动电站试验的记录表格形式仅供参考表11-39自动电站试验记录表船名 试验时间 年月日序号试验项目试验内容简略结论1自动电站报警绝缘低报警失电报警2优先程序试验3失电/故障停机油/水高低温等4故障换机发现故障自动换停机5汇流排异常换机6重载增机7轻载减机8汇流排短路故障失电修复后自动合闸9大功率询问自动增机并车分配三泵的自动转换试验对于无人值班机舱的船舶的主机和发电机一般都备有双套的辅泵以保证设备的连续正常工作状态其中一台做为主用泵一台做为备用泵当主用泵投入运转后如果发生故障备用泵应该能够自动投入运行以保证主机或发电机的正常工作为保证正常航行一般至少有下列辅泵是互为备用的双套泵主机冷却淡水泵主机冷却淡水泵主机冷却海水泵主机滑油泵主机凸轮轴滑油泵主机燃油供给泵主机燃油循环泵发电机冷却海水泵发电机燃油供给泵和发电机燃油循环泵尽管船上其它设备也有双泵的配套但为了保证主动力的工作能力的连续性这些泵不但具有自动转换的功能而且具有程序优先自动起动的功能泵的自动转换一般由联锁电路进行控制目前较先进的是由PC机可编程序控制器进行控制同继电器网络控制和半导体逻辑元件控制相比较用PC机控制更灵活准确工作稳定可靠一试验前应具备的条件在进行泵转换检验以前首先各类泵的单机试验应结束即各类泵已投入正常运行状态其次控制程序调整完毕各种泵均有一个报警值和一个转换值一般要求报警值应高于转换值否则在报警的同时进行转换或转换后报警都是错误的二检验的方法我们知道引起泵自动转换的条件有两个一个是泵内压力不正常二是由于电气故障例如电机过载过热这两个因素都是引起转换的原因所以我们在检验中可以利用人为的方法降低压力或者调整过载值使泵能够在模拟故障的情况下自动转换到备用泵工作的状态三检验的记录在检验过程中应详细记录试验的结果特别是顺序起动的时间转换值和报警值表达式1-40是船泵转换的记录表格供参考表11-40泵转换试验记录表备用泵低压启动试验失电后复电延时启序设计值试验值试验项目动试验设号转换压力延时1#低压运转2#起动延时计/试验(MPa)(s)(MPa)(s)(s)1主机淡水冷却泵0.120.01512主机海水冷却泵0.120.01513主滑油泵0.020.01524主机凸轮轴滑油泵0.280.01525主机燃油供给泵0.670.01526主机燃油循环泵0.220.01527辅机海水泵0.450.01528辅机燃油供给泵0.140.01539辅机淡水冷却泵3四主机遥控试验对于无人值班机舱和一人值班机舱的船舶以及驾驶室遥控机舱的船舶其主机均具有在驾驶室控制站进行远距离控制的功能在驾驶室控制站进行主机操纵控制和监视简称主机遥控一主机遥控试验前应具备的条件机舱集控台主机监控检测报警延伸到驾驶室控制站的报警点按照机舱集控台检测报警点试验方法检验完毕其各报警点试验均符合设计要求声光报警信号效用情况良好正确可靠驾驶室控制站所设的报警应答后允许消去驾驶室的报警声响信号其光信号应在故障排除后消失而且光信号应在故障被应答前和应答后要有所区别根据自动化程度不同的要求一般在驾驶室控制站应设如下检测报警点1滑油进机压力如设有齿轮箱时包括齿轮箱低/过低报警2滑油进机温度如设有齿轮箱时包括齿轮箱高报警3滑油进涡轮增压器压力低报警4滑油进涡轮增压器温度高报警5涡轮增压器滑油重力油柜低位报警6滑油循环油柜低位报警7滑油滤器前后压差大报警8气缸注油器出油量小报警9气缸冷却水进机压力低或流量小报警10气缸冷却水出口曾度高报警11活塞冷却液进出口压力低或出口流量小报警12活塞冷却液出口曾度高报警13喷油器冷却液压力低报警14喷油器冷却液高温报警15海水冷却水压力低报警16冷却水膨胀水箱低水位报警17重燃油温度低或粘度大报警18燃油日用及沉淀柜加热温度高报警19燃油日用及沉淀油柜低位报警20燃油低压油泵出口压力低报警21高压燃油管故障报警22扫气温度或火警高报警23排气温度高报警24增压空气冷却器出口温度高/低报警25涡轮增压器排气出口温度高报警26推力轴承温度或滑油出口温度高报警27曲轴箱油雾浓度或主轴承温度高报警28柴油机转速或螺旋桨轴转速超速报警29柴油机转速或桨轴转速在禁区内报警30主机第三次自动起动失败停止再起动时报警31起动空气压力低报警32起动蓄电池组电压低报警33监控系统动力源电动气动液压故障报警34离合器的控制动力源电动气动液压故障报警35尾轴管油润滑尾管轴承温度高报警36尾轴管滑油柜油位低报警37可变螺距桨螺距控制的液压系统低压报警38可变螺距桨电液控制系统电源失电报警39可变螺距桨液压同柜油位低报警40可变螺距桨液压油温度当装有油冷却器时高报警上述驾驶室控制站主机检测报警点在条件具备时可以与机舱集控室控制站的主机检测报警点同时进行试验驾驶室控制站控制系统所用的压缩空气管系与液压管系业经强度试验上船安装后已经1.25倍最大工作压力的密性试验这些管系安装应完整正确符合有关规范工艺要求并用压缩空气吹干净驾驶室控制站控制系统的各控制执行机构的安装应正确完整驾驶室控制站电气控制系统安装完整接线牢固正确接地良好可靠驾驶室控制站电气气压液压等仪表均经校准气控安全阀应经1.1倍工作压力的开启试验合格主机系泊试验和航行试验完毕如主机安全保护装置试验主机起动调速换向停车紧急停车试验主机最低稳定转速试验主机盘车机联锁试验主机机舱集控室操纵与机旁操纵转换试验主机在机舱集控室操纵各种工况25%50%75%90%100%110%负荷运行试验主机在机舱集控操纵自动减速和自动停车试验以及主机自动减速和自动停车报警完毕均符合设计规范要求正确无误为主机服务的泵备用泵的自动转换自动起动的切换试验以及相应的自动转换自动起动的切换报警完毕均符合设计要求正确无误船内通信和信号装置如主机传令钟声力电话自动电话等试验完毕效果良好二主机遥控试验1机舱集控室控制站和驾驶室控制站主机操纵位置的转换试验1机舱集控室控制站操纵驾驶室控制站操纵2驾驶室控制站操纵机舱集控室控制站操纵3机舱集控室控制站操纵机旁控制站操纵4机旁控制站操纵机舱集控室控制站操纵要求控制站操纵的转换试验灵活正确无误并记录转换所需时间驾驶室控制站中主机备用传令钟的效用试验检查备车各种正车各种倒车完车的效用情况信号正确无误在驾驶室控制站操纵主机进行主机起动调整停车紧急停车等操纵试验要求效用良好正确无误并记录起动操纵所需时间主机在空气压缩机不补充空气的情况下遥控操纵正车和倒车交替起动试验12次满足要求模拟主机遥控起动失败试验主机连续三次自动起动失败停止再起动时报警工作正确无误模拟主机遥控自动减速和自动停车以及自动减速和自动停车报警试验的效用情况工作正确无误在驾驶室控制台检查限制功能试验1加速程序限制试验2降速程序限制试验3越控功能效用试验当越控装置使某一程序或某一安全保护动作解除时主机应仍可以从驾驶室控制站进行遥控操纵7按图11-12所示的程序图进行试验各种试验工作正常图中标明的数字表示时间标有的过程控制手柄应尽快扳到所要求的工况位置在标有符合处船舶应进行满舵操作标有符合处轴系应该停止旋转标有符号为由驾驶室控制站进行中速前进控制时切断遥控系统的动力电空气油压2分钟检查主机不应因控制动力中断而发生任何危险或不正常情况标有的过程为主机由应急停车装置进行紧急停车试验时主机的转速应为船舶在狭水道或港内操纵航行时的全速中速慢速和微速一般试验时的全速约为海上航行时主机额定转速的2/3试验中当每一档控制状况改变时其改变的转速应达到稳定状况8在驾驶室进行主机遥控操纵当船舶作中速航行时模拟一个使发电机自动停车故障检查备用发电机自动起动投入供电的功能在供电恢复后与船舶航行有关的重要辅机应立即自动起动投入运行保证航行安全五机舱自动化试验机舱自动化试验又称无人机舱试验是船舶进行海上航行试验的最后一个内容这是因为无人机舱是对全船自动化系统以及各类设备的综合性考验是对自动化的运行网络和应变能力的最终检验所以这个试验一般都安排在全船主机系统设备试验结束后进行无人机舱是自动化程度的一种标志对于机舱自动化附加标志的定义有以下几种AUT-0推进装置由驾驶室控制站遥控包括机舱集控室控制站周期无人值班AUT-1推进装置由驾驶室控制站遥控机舱集控室控制站有一人值班对机电设备进行监控BRC推进装置由驾驶室控制站遥控机器处所有人值班对机电设备进行监控MCC机舱集控室控制站有人值班对机电设备进行监控无人机舱考核的范围比较广包括的设备也很多一般情况下在无人值班航行中自动化系统应该保证至少下列机电设备连续正常的运行主机包括电力推进装置以及为主机服务的重要辅机例如主机高/低温冷却淡水泵主机冷却海水泵辅机冷却海水泵主滑油泵主机凸轮轴滑油泵主机燃油循环泵等辅锅炉发电机及电站其它机电设备如可变螺距桨空气压缩机燃油柴油滑油分油机侧推器舱底水系统包括舱底水泵舱底水油水分离器造水机污水处理装置污水井燃油系统以及机舱火警轮机员呼叫和延伸报警装置等一检验前应具备的条件机舱集控台检测报警点全部试验完毕经检验确认正确无误机舱集控台检测报警点自检功能正常确认报警点没有被锁住现象全部报警点均正常工作消除所